автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Повышение эффективности кустового метода разбуривания нефтяных месторождений Западной Сибири

гч ст.

О На правах рукописи

со _

Си |

ШЕШУКОВА ГАЛИНА НИКОЛАЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КУСТОВОГО МЕТОДА РАЗБУРИВАНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 05Л5Л0 - Бурение скважин

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ШЕШУКОВЛ ГАЛИНА НИКОЛАЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КУСТОВОГО МЕТОДА РАЗБУРИВАНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 05.15.10 - Бурение скважин

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Сибирском научно - исследовательском институте нефтяной промышленности (СибНИИНП), Тюменском филиале Сургутского научно - исследовательского и проектного института нефтяной промышленности

Научный руководитель: кандидат технических наук Бастриков С.Н.

Научный консультант: доктор технических наук Кошелев А.Т.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Медведский Р.И. кандидат технических наук Грачев С.И.

Ведущее предприятие: ОАО «Сургутнефтегаз»

Защита диссертации состоится « 7- »_июля_ 1997г.

в часов на заседании диссертационного Совета

Д.064.07.03 при Тюменском Государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского Государственного нефтегазового университета.

Автореферат разослан _^

Ученый секретарь

диссертационного Совета,

д.т.н., профессор

июня 1997г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В сложных горло - геологических и природно - климатических условиях Западно - Сибирского региона основой разработки месторождений является кустовой метод их разбуривания наклонно направленными, а начиная с 90-х годов, и горизонтальными скважинами. Эффективность данного метода обусловлена снижением затрат на подготовительные работы к бурению, строительство скважин и обустройство месторождений и, особенно важно, уменьшением площади задействованных территорий и снижением техногенного воздействия на окружающую природную среДУВ специфических условиях Западной Сибири изыскания оптимальных методов разбуривания месторождений представляются серьезной технико-экономической проблемой. В связи с этим при разработке проектов организации буровых работ и обустройства месторождений возникает необходимость в рациональном размещении кустовых площадок на месторождении, в определении совокупности скважин, разбуриваемых с каждого куста, в проектировании положения устьев скважин на кустовой площадке, контроле и оценке фактических траекторий скважин с целыо предотвращения пересечения их стволов, приводящего к непоправимым экологическим нарушениям.

Для заданного числа забоев скважин, определенных схемой разработки месторождения, существует множество вариантов расположения устьев скважин на поверхности. В первую очередь местонахождение устьев определяется выбранным вариантом размещения кустовых площадок на местности с указанием скважин, бурящихся с каждой из них. Особенностью этой задачи является значительное влияние на результат ее решения технологических факторов, пренебрежение которыми может привести к нарушению ранее обоснованного варианта схемы разбуривания месторождений.

Одним из путей повышения эффективности кустового способа раз-бурпвания месторождений является совершенствование проектирования размещения кустовых площадок и устьев скважин на них в соответствии с технологическими особенностями бурения скважин и реальными условиями местности.

Цель работы

Целью настоящей работы является разработка методического обеспечения для проектирования схем размещения устьев скважин на месторождениях Западной Сибири, отвечающего требованиям безопасности строительства скважин при снижении затрат на их сооружение и ускорении ввода в эксплуатацию.

Основные задачи исследований

1. Разработка и обоснование требований к схеме кустования месторождений, построение аналитической модели куста, разработка методики и алгоритма нахождения наилучшего местоположения кустовых площадок и совокупности скважин, разбуриваемых с каждой из них.

2. Определение критериев оптимальности схем размещения устьев скважин на кустовой площадке. Исследование влияния схем расстановки устьев скважин на показатели, характеризующие вариант размещения их на месторождении.

3. Разработка методики и программы проектирования оптимальной схемы расстановки устьев скважин на кустовой площадке.

4. Разработка методики оценки фактической траектории стволов наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Методы исследования

При решении поставленной проблемы привлекались методы теории множеств, принятия решений, теории статистических решений; использовались расчетные и фактические данные но буровым предприятиям Главтюменнефтегаза, Сургутнефтегаза за 1979 - 1997 гг. и методические разработки, выполненные в СибНИИНП,ТФ СургутНИПИнефть.

Научная новизна

1. Для решения задачи проектирования рациональном схемы кустования впервые предложен метод, имитирующий аналитическое покрытие схемы разработки месторождения образом куста скважин: кустовом площадки и совокупности скважин, бурящихся с нее.

2. Разработан алгоритм, сочетающий экономико - технологические ограничения и возможности бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин при проектировании рациональных схем разбури-вания месторождений, удовлетворяющих требованиям к схемам кустования.

3. Сформулирована многокритериальная задача размещения устьев скважин на месторождении, которая, дала возможность оценить и сравнить различные варианты при проектировании, повышая степень обоснованности и качество принимаемых решений в области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин при кустовом методе их строительства.

4. Определены дополнительные критерии оценки фактических траекторий стволов для анализа выполнения проектных решений разбури-вания месторождений, работы компоновок низа бурильной колонны и эксплуатационного оборудования.

Практическая ценность и реализация результатов работы в промышленности

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами СибНИИНП по «Программе работ по технико - экономической оценке перехода в Главтюменнефтегазе на строительство кустов скважин по вариантам 4x5+50 и 5x5+50 с расчетом показателей до 1985 года», «Программе научных исследований и разработок по комплексному использованию природных ресурсов и развитию производительных сил Сибири на 12 пятилетку» (программа «Сибирь»).

Проведенный комплекс исследовании и полученные результаты позволили достигнуть сокращения продолжительности строительства скважин куста, снижения объемов незавершенного производства, увеличения добычи нефти из новых скважин.

Использование разработанных методов и предложенных рекомендаций, позволяет оперативно проектировать и оценивать варианты размещения устьев скважин на отдельных участках и месторождении в целом.

В соответствии с определенными принципами рационального размещения устьев скважин на местности выполнено кустование ряда месторождений, в том числе Южно - Конитлорского, Сахалинского, Сынье-ганского ОАО "Сургутнефтегаз". Экономический эффект составил около 33 млрд. рублей.

На основе предложенной методики разработана программа автоматизированного анализа траекторий стволов по инклинометрическим замерам и проведена оценка выполнения проектных решений для наклонно направленных и горизонтальных скважин Лянторского, Быстринско-го, Конитлорского, Федоровского месторождений.

На основе статистического анализа разработаны рекомендации для регламента по строительству горизонтальных скважин на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз».

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на научно - технических конференциях СибНИИНП (1981 -1985гг.), на 6 Всесоюзной школе- семинаре по применению методов прикладной математики и средств вычислительной техники в бурении и нефтедобыче (Геленджик, 1988г), на технической конференции ОАО «Сургутнефтегаз» по «Состоянию и пути совершенствования техники и технологии строительства скважин» (Сургут, 1997г.).

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных статьях.

Объем п структура работы

Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 100 наименований, 3 приложений. Изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 30 таблиц.

Автор и научный руководитель посвящают эту работу памяти своего учителя д.т.н. Леонида Яковлевича Сушона.

Автор выражает благодарность за ценные указания научному руководителю к.т.п. С.Н. Бастрикову и научному консультанту д.т.н. А.Г. Кошелеву, глубоко признателен к.т.н. П.В. Емельянову и З.П. Мельни-церу за советы и рекомендации в процессе выполнения работы.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы исследований и изложены основные защищаемые положения.

Первая глава посвящена состоянию вопроса проектирования схем кустования. Разработке и совершенствованию методов поиска оптимального решения по разбуриванию месторождений посвящены работы П.П. Гулизаде, Д.А. Бабаева, Б.М. Халимбекова, В.О. Рапопорта, В.Р. Хачатурова, В.А. Горбатикова, Р.П. Киршенбаума, Э.А. Ахпателова и др.

Задача по отысканию оптимального решения разбуривания нефтяного месторождения является по своей структуре иерархической со многими подзадачами, основной из которых является задача наилучшего размещения оптимального числа оснований на площади месторождений с учетом ландшафта и привязка к каждому основанию скважин, подлежащих бурению.

Специфической особенностью рассматриваемой задачи, которая внешне по постановке имеет вид сугубо экономический, является значительное влияние на результат ее решения технологических факторов, ко-

торые присутствуют во всех постановках только в виде ограничений, что, как показывает практика, недостаточно и ухудшает достоверность найденного оптимума.

В работе сформулированы основные требования, которым должна удовлетворять проектная схема кустования:

- схема размещения кустовых площадок должна содержать участки, представляющие локальный оптимум; таким участком может являться единичный куст, для которого выполнены все требования основной схемы размещения кустовых площадок;

- необходима комплектация кустов скважинами в сочетании с вариантами размещения устьев скважин на основаниях и технологическими особенностями бурения;

- скважины, разбуриваемые с данного основания, должны иметь наименьшиеиз возможных отклонений забоев от вертикали;

- величина основания при кустовании должна достаточным образом (в масштабе) соответствовать реальным размерам кустовой площадки;

- необходимо учитывать ориентирование оснований на местности;

- местоположение кустовых площадок должно отвечать требованиям экологической защиты природы в регионе.

Для получения варианта решения, удовлетворяющего технологическим особенностям бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин и сформулированным требованиям, предлагается осуществлять поиск рациональной схемы кустования скважин при постановке ее как задачи покрытия схемы месторождения образом "куста".

В предлагаемой постановке имеется бесконечное множество вариантов решения, что затрудняет непосредственное использование методов линейного и нелинейного программирования.

Поиск решения усложняется нестандартной формой границы месторождения - схемы разработки с нанесенной топографической основы местности и сложной меняющейся формой заготовки - образа, имитирую-

щего куст скважин и имеющего геометрическое и аналитическое представление.

Для решения поставленном задачи предлагается алгоритм, по которому формируются локализованные участки. Куст, сформированный в процессе решения задачи, - оптимальная совокупность скважин по критерию величины отклонения забоев скважин от вертикали, разбуриваемых с кустовой площадки, последующей разводки скважин и положения основания на местности.

Главная особенность предлагаемого метода и алгоритма, имитирующего геометрическое покрытие карты месторождения образом «куста», заключается в отказе от принятых методов поиска оптимальных схем кустования, основанных на рассмотрении всего месторождения (или отдельных блоков) при определении местоположения кустовых площадок и совокупности скважин, разбуриваемых с них.

Карта месторождения с нанесенной на нее топографической основы и схемы разработки последовательно покрывается г взаимно пересекающимися образами "куст"

........и(2г. (1)

Совокупность скважин Р, бурящихся с фиксированной кустовой площадки, формируется из группы скважин, принадлежащих образу "куст" О, по следующей схеме:

Р=Р,иР2^Р3, РсО, РшР2глРз=0, РтРз=0 ; (2) Ь",=<34 и ((ЗпО,)), ^пС^О ; (3)

Р2=и8„ где Б,еОД^ ]: (5,0(3=0, (4)

где Р, - множество скважин, не вошедших ни в одну область перекрытия, а только - в основной «куст»;

Р2 - множество скважин из перекрытия, но не принадлежащих уже сформированным кустам, или заведомо известно, что скважина не подлежит к разбуриванию с других кустов (например, по условию наименьшего отклонения);

- построенные образы кустов, пересекающие основной «куст» О- »з скважин которых уже сформированы кусты Гг

Р,=и81,Б1еО, 81603,.): 0)пС}*0, • (5)

сКПр|.28„0,)=тт( ¿(Пр, 2 Б„0,)), Б^О^еР, (6) где - множество скважин из области перекрытия, выбранных из условия наименьшего отклонения забоя скважин от устьев при расположении их на текущей кустовой площадке.

Таким образом, в первую очередь с рассматриваемого основания бурятся скважины, принадлежащие только данному образу "куст", затем скважины из пересечения образов с теми кустами, к основаниям которых уже распределены скважины для разбуривания , но не вошедшие в сформированные "кусты", затем скважины, имеющие наименьшие отклонения забоев от вертикали.

Таким образом, мы получаем оптимальное решение, используя возможность выделения локализованных участков - совокупностей скважин на месторождении.

Во второй главе приводится обоснование основных требований к оптимальным схемам кустования.

Вовлечение в разработку месторождений, находящихся на территории природоохранных зон, имеет свои особенности, выражающиеся в увеличении капиталовложение! для решения проблемы загрязнения окружающей среды и определенными трудностями проведения работ по сооружению скважин.

Для определения величины погрешности от принятия кустовой площадки за точку, не имеющей материальных размеров, была решена задача покрытия области двумя образами «куста» скважин с одним значением максимально допустимого отклонения скважины ог вертикали с учетом протяженности основания под соответствующее число скважин в одном случае и при отсутствии длины основания - в другом.

Исследования показали, что с учетом длины основания без изменения величины максимально допустимого отхода возможно разбуривать месторождения с числом оснований, на 14-15% меньшим, чем проектируется, без рассмотрения фактических размеров основания; при этом выведен коэффициент покрытия, позволяющий провести предварительную экспертную оценку о количестве кустовых площадок, необходимых под заданный фонд скважин, исходя из размеров сетки разработки месторождения и принятых отклонений от вертикали.

Теоретические расчеты подтверждаются практическим анализом вариантов схем кустования, выполненных с отличными подходами к формированию совокупности скважин, разбуриваемых с кустовых площадок. В реальных условиях экономический эффект выше определенного, поскольку при проектировании схем кустования отказ от бурения скважины с фиксированного основания из - за превышения допустимого отклонения забоя скважины от вертикали приводит к необходимости проектирования индивидуальных кустовых площадок с размещением малого числа устьев скважин на них.

Выбор оптимального направления кустовой площадки является технико - экономической задачей;

V: {С,М,Р,А,М, (7) где V - вектор направления кустовой площадки длиной Б; в -заданное множество забоев скважин, характеризующееся размерами сетки разработки месторождения, глубиной залегания продуктивных пластов, вскрываемых этими скважинами;

М -параметр, характеризующий степень влияния орогидрографии местности на размещение кустовой площадки;

Р - свод правил, регламентирующих разводку скважин; Л - отклонение забоев скважин от вертикали;

Ь - суммарная длина по стволу скважин, разбуриваемых с одной кустовой площадки, зависящая от отклонений скважин от вертикали и от тина проектируемого профиля, ее реализующего.

Степень влияния направления кустовой площадки на показатели, составляющие сметную стоимость бурения и крепления исследовалась на примере скважин Суторминског о месторождения. Расчеты показали, что направление кустовой площадки в определенно!! степени влияет на тех-нпко - экономические показатели строительства скважин. В среднем экономия затрат по сметной стоимости бурения и крепления может составить до 18%.

Исследованием причин пересечения стволов и разработкой мероприятий по их предупреждению на месторождениях Западной Сибири занимались С.Н. Бастриков., П.В. Емельянов. В связи с разбуриванием участков месторождений, находящихся на территории природоохранных зон, родовых угодий и, как следствие, сужения области вращения площадок и специфическим расположением забоев скважин относительно оснований, возникает необходимость дополнений и уточнений требований к безопасности проводки наклонно направленных скважин с кустовых площадок с точки зрения предотвращения их пересечений.

Так, критерием выбора оптимального направления кустовых площадок служит количество забоев скважин, проектируемых к бурению и находящихся в секторе в 120град. вдоль направления движения станка (НДС). При поиске оптимального НДС появляется необходимость контроля за числом скважин, находящихся в секторе, противоположном направлению движения станка. Таким образом изменяется критерий качества- это количество скважин, расположенных в секторах вдоль линии основания. Кроме того, наиболее предпочтителен вариант, при котором количество скважин, находящихся в разных полуплоскостях от линии основания, одинаково.

Оптимальное направление движения станка по основанию, область вращения которого указана, предлагается определять среди чех вариантов, которые удовлетворяют условиям:

=>тах, для \\ие {((), 90)и( 180, 270)1 ; (8) \|/i =>min, для v|/,e {(90, 180)u(270. 360)}, (9) где \|/, - угол горизонтальной проекции i- ой скважины с направлением движения станка, i= 1.....п;

п - число скважин в кусте.

Zc,=>min, (10)

ei= 1, если v|;iе {(0, х)и(360- х , 360) и( 180- х , 180+ х )}. (11) Ei—0 - в противном случае, где т - градусная мера сектора вдоль линии площадки (его половина), в которой контролируется число забоев скважин и имеющего определяемые значения, на основе статистического анализа стабильности работы компоновок в условиях естественного пространственного искривления стволов.

По условиям (11) устанавливается очередность бурения скважин, при которой исключаются пересечения горизонтальных проекций стволов, исходя из сравнения азимутальных углов скважин

i < j, если v|/,<\|/j при vj/i, \|/j е(180, 360),

(12)

i <j, если v|'i-vI'j ПРИ М'ь Vj e(0, 180). Рекомендуется поочередное бурение скважин, расположенных в разных полуплоскостях от линии основания; альтернативным вариантом служит двухрядное расположение устьев скважин на основании.

Термин "соседние" скважины предполагается расширить и не ограничиваться только соседними устьями скважин, так как немаловажное значение, а в некоторых ситуациях и определяющее, имеют скважины с близкими значениями азимутальных углов, т.е. соседними у них являются горизонтальные проекции стволов на плане.

Третьи глава посвящена вопросу разработки методики проектирования схем размещения устьев скважин на кустовой площадке.

Работы в этом направлении были выполнены А.А. Фалевской, Е.А. Постновым. М. Н. Сафиуллиным, А.Л. Ибатуллиным, В.М. Карповым, И.А. Пономаревой.

В общем виде оптимальный вариант схемы размещения устьев скважин на кустовой площадке зависит от ряда факторов:

К: { Р, О, М, Б, Т }, (13)

где Р -меры противопожарной защиты и факторы, способствующие распространению пожара на кустовой площадке (рельеф местности, направление ветра, вид фонтана, дебит скважин);

О- организация работ по строительству скважин на кустовой площадке (количество бригад, ведущих работы; производительность их, сезонность и т.д.);

О - дебит скважин;

Т - технические и технологические ограничения на количество скважин в кусте, на расстояния между устьями скважин, на одновременное ведение работ на кустовой площадке.

Вариант схемы размещения устьев скважин на кустовой площадке характеризуется следующими параметрами:

Я: { л, П,3, г, и }, (14) п - число скважин на кустовой площадке;

¡и - расстояние между устьями соседних скважин; П - прибыль от реализации варианта расстановки устьев скважин;

3 - затраты на реализацию варианта размещения устьев скважин; г - риск получения ущерба при реализации выбранного варианта расстановки устьев скважин:

и - величина ущерба в случае возникновения аварийной ситуации на кустовой площадке и затрат на ее ликвидацию.

Схема размещения устьев скважин па кустовой площадке существенное влияние оказывает на следующие показатели:

количество оснований, необходимых для размещения заданной совокупности скважин;

- протяженность оснований и дорог, их соединяющих;

- производительность бригад, ведущих работы но строительству скважин куста;

- продолжительность строительства скважин куста;

- объем добычи нефти за период строительства скважин куста;

- объем добычи нефти за плановый период.

Нами приняты критерии эффективности вариантов схем расположения: максимизация или минимизация значений приведенных показателей, приходящихся на совокупность скважин, разбуриваемых с одного основания или на одну скважину, имеющих количественную и (или) стоимостную оценку.

Из заданного множества вариантов схем размещения устьев скважин необходимо выделить подмножество XV, которое должно являться наилучшим на заданном множестве критериев К.

\У={С>„...,С>г},г<М, \¥с(3; (15) К={К„...,КН}, (16)

где V/- число критериев эффективности расстановки.

Таким образом, задача определения рационального местонахождения устьев скважин при кустовом способе разбуривания является многокритериальной.

Оптимальное число скважин, бурящихся с одной кустовой площадки, и схема размещения устьев скважин на кустовой площадке могут считаться наилучшим лишь для лица или коллектива, принимающего решение в соответствии с поставленной целью.

В данной работе исследуется влияние расстановки устьев скважин на значения критериев, числа скважин в кусте - на затраты по строитель-

ству оснований, на характер .изменения'удельной протяженности основания, приходящейся на одну скважину.

Оценка продолжительности этапов строительства скважин показала, что имеются возможности для сокращения фонда скважин, не сданных на баланс НГДУ, варьированием числа скважин в кусте, расстановкой их устьев при более полном укомплектовании групп, батарей и кустов скважинами.

Так как возникновение пожара и распространение его имеют вероятностный характер, схема размещения устьев скважин на кустовой площадке описывается вероятностными значениями убытков и прибыли.

Четвертая глава посвящена вопросу оценки качества проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин. Для реализации предложенных методик определения рациональных схем размещения кустовых площадок на месторождениях и устьев скважин на них очень важно соблюдение проектных профилей скважин при их строительстве.

Важными проблемами в области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин являются выполнение проектных схем разбу-ривания месторождений, в том числе попадание фактического забоя скважин в проектный круг допуска на кровле продуктивного пласта, создание условий для нормального функционирования эксплуатационного оборудования в скважине и снижение степени вероятности пересечения стволов.

Анализ качества проводки наклонно направленных скважин в Западной Сибири, исследования о влиянии значений максимальных интен-сивностей изменения зенитного угла и пространственного искривления стволов на работу эксплуатационного оборудования проводился А.Т. Кошелевым, С.Н. Бастриковым, П.В. Емельяновым, В.М. Возмигелем.

Об актуальности продолжения анализа качества проводки стволов говорит тот факт, что в последнее время широкое распространение получили новые измерительные системы: гироскопические инклинометры и системы измерения в процессе бурения - данные о замерах ствола

имеют в ряде случаев значительные несоответствия, в т. ч. в отходах от проектного центра круга допуска, исследуемых скважин Лянторского. Быс финского и Кони шорского месторождений.

Оценка влияния точности расположения забоев скважин в соответствии с заданной точкой залежи на добывные возможности наклонно направленных скважин выполнялась для скважин, эксплуатируемых фонтанным способом в условиях продуктивного горизонта AC4.1t Федоровского месторождения (но результатам измерений магнитными инклинометрами). Анализ сформированного однородного фонда скважин по геологическим и технологическим параметрам показал линейную зависимость между дебитом и точностью попадания забоя в круг допуска.

Траектория стволов наклонных и горизонтальных скважин на месторождениях Западной Сибири проектируется гладкой линией, расположенной в одной плоскости (для горизонтальных скважин проектируется смена направления ствола), с ограничениями ее кривизны на отдельных участках в виде допустимых интенсивностей изменения зенитного угла и пространственного искривления ствола. Так, по групповому или индивидуальному проектам для наклонно направленных скважин имеют место три следующие тенденции изменения зенитного угла: увеличение его на участке набора, равенство углов при стабилизации и уменьшение зенитного угла до вхождения в пласт при неизменном азимутальном направлении.

Анализ фактических инклинограмм показал частую смену тенденции изменения углов не только зенитного, но и азимутального, что говорит об отклонении фактического ствола от идеальной проектной кривой линии.

Для оценки точности реализации проектного профиля предлагается методика исследования фактических траекторий стволов наклонно направленных и горизонтальных скважин на основе сравнения данных замеров, выполненных различными измерительными системами.

Автоматизированный анализ большого числа инклинограмм стволов наклонно направленных и горизонтальных скважин является инструментом для ускорения обработки и накопления информации как статистической, так и для принятия решений при оперативном управлении.

Исследования предполагают следующие этапы.

1. Формирование данных. Исходная информация включает:

- инклинограммы ствола: по магнитным, гироскопическим инклинометрам, системам измерения в процессе бурения. В ее состав входят: глубина замера, зенитный угол, азимут, удлинение ствола, отклонение забоя скважины от вертикали на текущей глубине замера;

- проектные и фактические координаты (относительные): кустовой площадки, устьев и забоев скважин;

- регламентируемые интенсивности искривления ствола;

- основные параметры проектного профиля, включая его проекции на горизонтальную и вертикальную плоскости;

- отклонения забоев от проектного центра круга допуска.

2. Интерполирование инклинограмм с шагом Юм.

3. Расчет основных параметров фактической траектории ствола скважин, включая: интенсивности изменения зенитного, азимутального углов, пространственного искривления и радиусы кривизны, рассчитываемые по известным формулам.

4. Для количественной оценки ствола скважины как гладкой кривой линии предлагается коэффициент плавности (К пл ), определенный как отношение числа зафиксированных смен тенденции изменения зенитного или азимутального углов (Кс) к числу замеров (К3) на конкретной скважине или на отдельно взятом интервале:

кс

Кш, = - . (17)

к,

Приближение значения показателя к 1 говорит о частом чередовании локальных впадин и выпуклостей кривой линии траектории ствола скважины, вследствие нестабильности работы компоновки низа бурильной колонны (КН15К) на определенных участках ствола или погрешности измерительных систем.

5. Для анализа степени стабильности направления ствола наклонных скважин введен параметр, названный максимальным коэффициентом спиральности и определяемый по формуле:

фтах - фтт кс,шР = . (18)

Iта\ - 1п11п

где фта)(, фтт - максимальное и минимальное значения азимутального угла по стволу скважины или на интересующем интервале;

1тау 1тт - глубины, соответствующие максимальному и минимальному значениям азимутального угла.

Поскольку существует несколько глубин, соответствующих одному экстремальному значению, то в формуле (18) значения 1,шч и 1,™,, должны быть такими, чтобы интервал (1,Шх, 1тш) был наименьшим.

6. Определение величины смены направления Дф как

ДФ = / ФI — ф 2 /. (19)

где ф | и ф 2 значения азимутальных углов в начале н конце интересующего интервала профиля либо соответствуют фтах <рт1П формулы (18).

7. Для представления скорости достижения глубины забоя и характера траектории ствола горизонтального участка используется показатель и- темп углубления:

и=Н2-Н|, (20)

где Ш,Н|- глубины вертикальной проекции концов участка ствола длиной Юм.

8. Определение количества интервалов длиной 10м, на которых зафиксировано превышение допустимых интенсивностеП зенитного, азимутального и пространственного искривления на отдельных участках и по всему стволу, а также контроль соответствующего количества точек замеров в исходной инклинометрии, поскольку важен не только сам факт превышения ограничений, но и количество подобных нарушений на различных участках профиля ствола скважин.

9. Определение экстремальных значений основных параметров профиля на отдельных интервалах и по всему стволу в целом.

10. Графическая интерпретация оценки траекторий стволов скважин.

11. Оценка длины фактической по стволу скважины и проектной, fio построенной по фактической траектории.

12. Проведение статистического анализа. С помощью показателя темп углубления формируется база данных и определяются параметры статистического профиля для группы скважин.

13. Сравнение замеров, выполняемых различными измерительными системами, в том числе и оценка точности попадания забоев скважин в проектный круг допуска.

14. Сравнительная оценка степени зависимости параметров ствола скважины на показатели замеров траектории ствола различными системами, точности попадания в проектный круг допуска; стабильности работы компоновок.

Данный подход позволил провести оценку качества строительства скважин, проанализировав наклонно направленные скважины Быстрии-ского, Лянторского и Конитлорского месторождений и горизонтальные скважины Федоровского месторождения ОАО «Сургутнефтегаз».

Сложность контроля ствола скважины и управления компоновкой низа бурильной колонны приводит к некоторому удлинению ствола по сравнению с проектной величиной, что возможно учитывать при определении проектной стоимости бурения скважин. Значение этой величины

для наклонно направленных скважин Лянторского месторождения составляет 30 - 70м при повышенных значениях коэффициентов спираль-ности (максимального) и плавности и смены направления стволов.

Для определения параметров профиля горизонтальных скважин по основным показателям фактической траектории нами разработана программа расчета профиля для нескольких вариантов задания исходных данных. При проектировании траектории ствола горизонтальной скважины в соответствии с фактом исследователю может быть известен один из трех следующих параметров, а два других вычисляются: нижний радиус кривизны, глубина окончания интервала стабилизации, угол стабилизации. Разработанная программа реализована для определения параметров профилей горизонтальных скважин при составлении проектно -сметной документации в АООТ "СибНИИНП".

Для более детального исследования фактических траекторий стволов горизонтальных скважин на основе статистического анализа выделен участок, названный пологим, начинающийся при зенитном угле, превышающем 67°-82° , и продолжающийся до начала горизонтального ствола.

Статистический материал, полученный в результате анализа имеющегося фонда горизонтальных скважин па месторождениях ОАО "Сургутнефтегаз", позволил сформулировать требования к бурению горизонтальных скважин, включающие поправки на естественное искривление для данного региона, необходимые при проектировании строительства скважин: условно вертикальным участком считается интервал с зенитным углом до 5 градусов; участком стабилизации - с интенсивностью искривления до 0,3 град/Юм; горизонтальным участком - участок с темпом углубления до 0,2м/10м.

Проведенный анализ показателей бурения горизонтальных скважин позволил получить средние значения механической скорости бурения

Для различных сочетаний применяемых турбобуров и долот на Федоровском месторождении.

Основные выводы и рекомендации

Проблема проектирования схем размещения устьев скважиг на месторождении после формирования пр оектной схемы разработки

том

топографическом „с„о„ы „ктноа1, сфорнуЛ11ровши т слож многокритериальная задана, „рга„„чеаш со„стающая мального ртиткит гуа01!Ш топ ^ [[а м„с.п|ос11| и м

™„0Г, площадке „ ^ „р„ект„Ром„„е ,, 6уре„ „с Э1„х

2. Предложены метод и алпп.п ,.

°Д алг°Р,|,-и- его Реализующий, ощ гделения

Рационального размещения кус.овь* пгющадок и соРокупчос -и скважин, разбуриваемых с каждой „3 ш 1Х, основанный на „окры ги„ карты -схемы месторождения образов, «ку сха». имеющим аналитич, ск,ю и графическую интерпретацию и ,,зво; „ ,щнй достнгать , „а зеванных участках местор,>ждени

3. Разработаны методика г. пэограмма для проектир ,вания схем Размещения устьев скважин на > ,,стовых площадках> исход , м

получения прибыли (объемов н ^ с учетом рнска ^ £(

(возникновение пожароопасной, ситуации, аварийная прово. «а скважин несвоевременное вып _ие р абэт по строительству ^ „ тп } „

носящей многокритериальный ^рактер в зависимости от целей достижения при проектировании (с;обращение сроков строителы тва скважин

куста, увеличен-/.,. добычи за пе р110д строительства или за этчетный период и т.д.)

4- Проведенные теорети теские исследования позвол нот рекомсн-варьирование ехг м размещения устьев скважин на кустовой пло-11(аДк', как один из пут,й повышения эффективности кустэ.юго метода

разбуривания месторождений, учитывая технические, технологические, организационные особенности строительства скважин на момент проектирования или при оперативном управлении строительством скважин.

5. Разработаны методическое обеспечение и комплекс программ анализа фактических траекторий стволов наклонно направленных и горизонтальных скважин, позволяющие оценить степень соответствия их проектным профилям и сформировать статистический материал для оценки работы компоновок низа бурильной колонны (КНБК), влияния траекторий стволов на эксплуатационную надежность скважин.

6. Результаты теоретических исследований и анализа промысловых данных легли в основу регламентов по бурению наклонно направленных и горизонтальных скважин, методологический подход применен при кустовании скважин ряда месторождений Западной Сибири, для проектирования очередности бурения скважин с кустов, для обоснования перехода от одной схемы размещения устьев скважин на кустовой площадке к другой.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сушон Л.Я., Кауфман Л.Я., Шешукова Г.Н. Методика определения рациональной схемы размещения кустовых площадок для бурения наклонных скважин на нефтяных месторождениях. // Библиогр. указатель ВИНИТИ / Депонированные рукописи. - М. - 198!.- N12. - С.95.

2. Сушон Л.Я., Шешукова Г.Н. Алгоритм определения рационального количества скважин, бурящихся с одной кустовой площадки, учитывающий направление перемещения бурового станка. // Библиогр.указатель ВИНИТИ / Депонированные рукописи. - М. - 1982.- N9. -С. 84.

3. Шешукова Г.Н. Определение рациональной схемы размещения кустовых буровых при проводке наклонно направленных нефтяных

скважин. // Реферативный и техн.сборник.Сер.Бурение. - М.- 1982.-Вып.9,- С.33.

4. Сушон Л.Я., Шешукова Г.Н. Об оптимальном размещении устьев скважин на кустовых площадках нефтяных месторождений Западной Сибири. // Библиогр.указатель ВИНИТИ / Депонированные научные работы. - М,- 1983. - N2.-C.82.

5. Сушон Л.Я., Шешукова Г.Н. Модель размещения устьев скважин на кустовой площадке с учетом вероятности возникновения пожароопасной ситуации. // Библиогр.указатель ВИНИТИ / Депонированные научные работы,- М- 1984. - N3. - С. 109.

6. Сушон Л.Я.. Шешукова Г.Н. Пути совершенствования методики проектирования размещения устьев скважин, бурящихся с кустоцых площадок на нефтяных месторождениях Западной Сибири. // Тр. Сиб-НИИНП/Тюмень. - 1984. - С. 3-10.

7. Шешукова Г.Н. Влияние ориентации кустовой площадки на стоимость строительства наклонно направленных скважин в Западной Сибири. //Тр. СибНИИНП/Тюмень,- 1985. - С. 83-89.

8. Шешукова Г.Н. Анализ и выбор варианта размещения устьев скважин на кустовой площадке. Повышение эффективности строительства скважин в Западной Сибири. //Тр.СибНИИНП/Тюмень. - 1989. - С. 11-14.

9. Шешукова Г.Н. Оценка и выбор критерия расстановки устьев скважин на кустовой площадке. II Библиографический указатель ВИНИТИ/Депонированные научные работы. - М., 1990. -N11. - С. 102.

10. Шешукова Г.Н. Влияние числа скважин в кусте на протяженность кустовой площадки. // Библ. указатель ВИНИТИ. Депонированные научные работы.- М. - 1990. -N11.- С. 102.

11. Шешукова Г.Н. Принципы определения очередности бурения наклонных скважин с кустовых площадок на месторождениях Западной

Сибири.// Тр. СибНИИНП. Проблемы ускорения научно - технического прогресса в строительстве скважин./Тюмень. - 1992. - С. 12-17.

12. Шешукова Г.Н. Методика качественной оценки траектории стволов наклонных и горизонтальных скважин. // Тр.СибНИИНП. Основные направления научно - исследовательских работ в нефтяной промышленности Западной Сибири./Тюмень. - 1996. - С. 125-127.

Соискатель

Шешукова Г.Н.

Подписано к печати 3 июня 1997г. объем 1.0 п.л.

Тираж 100 заказ № 120

Ротапринт Тюм ГНГУ 625000, г. Тюмень, Володарского, 38.